(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部電極（１）と、
前記上部電極に隣接配置された圧電層（２）と、
前記圧電層に隣接配置された下部電極（３）とを備え、
前記下部電極は前記圧電層に対して前記上部電極に対向するように配置され、
前記下部電極に対向するように、基板（５）および吸収材料よりなる吸収層とを備え、
前記基板の表面、あるいは前記吸収材料よりなる吸収層は、前記基板と前記吸収層の間に空洞を形成してスプリアスモードを抑制するように、凹凸を有することを特徴とするバルク弾性波（ＢＡＷ）共振器。
【請求項２】
前記基板の表面はエッチングまたはブラスティングによって粗くされることを特徴とする、請求項１に記載のＢＡＷ共振器。
【請求項３】
前記吸収材料は多孔構造を有していることを特徴とする、請求項１に記載のＢＡＷ共振器。
【請求項４】
前記基板（５）は下部電極（３）と吸収層（６）の間に配置されたことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のＢＡＷ共振器。
【請求項５】
前記吸収層（７）は下部電極（３）と基板（５）の間に配置されたことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のＢＡＷ共振器。
【請求項６】
少なくとも1層の高い音響インピーダンス材料と、少なくとも1層の低い音響インピーダンス材料よりなるブラッグフィルタが前記下部電極と、基板および前記下部電極に近い吸収層のいずれかとの間に配置されたことを特徴とする、請求項１に記載のＢＡＷ共振器。
【請求項７】
前記吸収層は、エポキシ接着剤、ゴム、シリコンゴム、プラスチック材料、エーロゲルまたはキセロゲルのような多孔質媒体、または多孔質薄膜等の範囲の弾粘性材料から選択されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のＢＡＷ共振器。
【請求項８】
前記上部電極は、アルミニウム（Ａｌ）を有し、前記下部電極は、モリブデン（Ｍｏ）、プラチナ（Ｐｔ）またはタングステン（Ｗ）のいずれかを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＢＡＷ共振器。
【請求項９】
前記圧電層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のいずれかを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＢＡＷ共振器。
【請求項１０】
少なくとも２つのＢＡＷ共振器を備えたバルク弾性波フィルタであって、各ＢＡＷ共振器は、
上部電極と、
前記上部電極に隣接配置された圧電層と、
前記圧電層に隣接配置された下部電極とを備え、
前記下部電極は前記圧電層に対して前記上部電極に対向するように配置され、
前記下部電極に対向するように、基板および吸収材料よりなる吸収層とを備え、前記基板の表面、あるいは前記吸収材料よりなる吸収層は、前記基板と前記吸収層の間に空洞を形成してスプリアスモードを抑制するように、凹凸を有する
ことを特徴とする、バルク弾性波フィルタ。
【請求項１１】
シリコンダイス（チップ）を準備するステップと、
前記シリコンダイス上に上部電極を配置するステップと、
前記上部電極上に圧電層を配置するステップと、
前記圧電層上に下部電極を配置するステップと、
前記下部電極の反対側に、基板および吸収材料よりなる吸収層とを配置するステップであって、  前記基板の表面、あるいは前記吸収材料よりなる吸収層は、前記基板と前記吸収層の間に空洞を形成してスプリアスモードを抑制するように、凹凸を有するステップと、
前記シリコンダイスを除去するステップ、とを備えたＢＡＷ共振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はしご型または格子型の構成で接続できるバルク弾性波（ＢＡＷ）共振器で構成されるバルク弾性波フィルタに関する。本発明は、特に、バルク弾性波フィルタにおける通過帯域リップルを抑制する手段に関する。ＢＡＷ共振器は、少なくとも１つの第１の電極と、圧電層と、第２の電極とを備える。または、音響結合および積層結晶共振器構成を用いてフィルタ曲線を形成することもできる。
【背景技術】
【０００２】
フィルタの基板から共振器を分離するために、λ／４多層からなる音響ブラッグ反射器を用いることができる。他の方法としては、空隙を用いることによって、または基板をエッチング除去して膜構造を作ることによって共振器を基板から隔離することができる。しかし、膜型共振器構造においては、スプリアス膜モードが引き起こされる可能性があり、これを、ＵＳ００６１５０７０３Ａによれば、膜を特殊な方法で（異形）形成し、共振器の縁の周囲に粘弾性ダンピング材からなる吸収層を適用することによって抑制して横方向伝播音響モードを抑制することができる。
【０００３】
ブラッグ反射器の利点は、主に縦方向延長モードが共振器内の圧電膜で引き起こされるので、スプリアスモードが少ないことである。しかし、音響エネルギーが基板内に侵入し、基板を振動させることを防止するために、共振器は、ＢＡＷフィルタの通過帯域において１００％に近い高い反射率を有していなければならない。出力または入力フィルタのようなフロントエンド使用で必要とされるような共振器の高い反射率を得るためには、交互に高および低音響インピーダンスを有する材料の層のいくつかの、通常は５つの対が積層される。極めて低い挿入損失は要求されない１から１０ＧＨｚの範囲の干渉フィルタのような応用では、反射器における対の数を減少させることができる。これによって処理時間および製造コストが節約される。しかし、その場合、より多くの音響エネルギーが通過して基板に向かい、基板の振動は、これらのＢＡＷ共振器で構成されるＢＡＷフィルタの通過帯域における強いリップルと見なすことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ＢＡＷフィルタにおける通過帯域リップルを抑制する手段を有するバルク弾性波（ＢＡＷ）共振器を提供することである。本発明の他の目的は、帯域通過作用の向上したＢＡＷフィルタを提供することである。さらなる目的は、このようなＢＡＷ共振器を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するため、本発明にかかるＢＡＷ共振器は、
上部電極（１）と、
前記上部電極に隣接配置された圧電層（２）と、
前記圧電層に隣接配置された下部電極（３）とを備え、
前記下部電極は前記圧電層に対して前記上部電極に対向するように配置され、
前記下部電極に対向するように、基板（５）および吸収材料よりなる吸収層とを備え、
前記基板の表面、あるいは前記吸収材料よりなる吸収層は、前記基板と前記吸収層の間に空洞を形成してスプリアスモードを抑制するように、凹凸を有することを特徴とする。
【０００６】
これらの手段により、小さな空洞を含む吸収層が形成されて基板と接触することにより凹凸となるので、基礎基板の一表面は平滑なままとはならず、基礎基板が振動することを防止する。本発明の一側面によれば、基礎基板を粗くすることによって表面は凹凸にされる。本発明の他の側面によれば、多孔質構造を有する表側または裏側吸収層を配置することによって間接的に表面が凹凸にされる。直接的にまたは間接的のいずれにせよ、基礎基板の表面が凹凸にされるので、表面に影響を及ぼす音波が部分的に散乱され、スプリアスモードが減少される結果、基礎基板の振動が低減する。
【０００７】
実施の一態様によれば、エッチングのような化学的処理によって、またはブラスティング（blasting）のような機械的処理によって基礎基板の裏側を粗くする。
【０００８】
他の実施の態様によれば、裏側吸収層または表側吸収層は、エポキシ接着剤等の接着剤、ポリイミド等の弾粘性材料、ゴム、プラスチック材料、エーロゲルまたはキセロゲルのような多孔質媒体、または多孔質薄膜のグループから選択される。エポキシ接着剤の利点は、その極限引張強さ、および硬化されるとストレスがなくなることにある。弾粘性材料の利点は高い耐熱性である。ゴムの利点は、音の小さな部分のみを反射するそのしなやかさである。多孔質媒体の利点は、曲面が衝撃音波の一部のみを反射することである。
【０００９】
本発明にかかるバルク弾性波フィルタは、
上部電極と、
前記上部電極に隣接配置された圧電層と、
前記圧電層に隣接配置された下部電極とを備え、
前記下部電極は前記圧電層に対して前記上部電極に対向するように配置され、
前記下部電極に対向するように、基板および吸収材料よりなる吸収層とを備え、前記基板の表面、あるいは前記吸収材料よりなる吸収層は、前記基板と前記吸収層の間に空洞を形成してスプリアスモードを抑制するように、凹凸を有する
ことを特徴とする。
【００１０】
スプリアスモードが吸収または散乱されるように抑制手段が選択されるため、このＢＡＷフィルタでは帯域通過フィルタ作用が向上している。
【００１１】
本発明の実施の一態様によれば、上部電極はアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料で作成される。本発明の他の実施の態様によれば、圧電層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）で作成される。さらなる実施の態様によれば、下部電極は、モリブデン（Ｍｏ）、プラチナ（Ｐｔ）またはタングステン（Ｗ）等の金属材料で作成される。
【００１２】
また、本発明にかかるＢＡＷ共振器の製造方法は、
シリコンダイス（チップ）を準備するステップと、
前記シリコンダイス上に上部電極を配置するステップと、
前記上部電極上に圧電層を配置するステップと、
前記圧電層上に下部電極を配置するステップと、
前記下部電極の反対側に、基板および吸収材料よりなる吸収層とを配置するステップであって、前記基板の表面、あるいは前記吸収材料よりなる吸収層は、前記基板と前記吸収層の間に空洞を形成してスプリアスモードを抑制するように、凹凸を有するステップと、
前記シリコンダイスを除去するステップ、とを備えたことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
添付図の例を用いて本発明を説明する。  
図１は、基礎を構成している基板５の裏側が粗くされたＢＡＷ共振器を示している。この共振器は、圧電層２の上に配置された上部電極１を備え、圧電層２は下部電極３の上に配置され、上部および下部電極１、３は圧電層２をサンドイッチ状に覆っている。このサンドイッチ構造を基礎基板５から分離するために、ブラッグ反射器４が間に配置されている。基礎基板５は、表側が電極の配列に向かって位置合わせされ、裏側が反対側に位置合わせされている。ブラッグ反射器４は、交互の高および低音響インピーダンス材料で作成されている。この実施の形態によれば、定在波を散乱させるために基板５の裏側が粗くされている。例えばガラス基板または半導体基板で構成される基板５の裏側を、例えばエッチングまたはブラスティングによって粗くすることができる。
【００１４】
図２は、基板５の裏側に配置された吸収層６を有するＢＡＷ共振器を示している。裏側吸収層６は、エポキシ接着剤またはシリコンゴム等の高い吸音能力を有する接着剤で作成されている。裏側吸収層６は、その散乱作用のため、音波が基板内５に侵入することを回避する。
【００１５】
図３は、基板５の表側に且つブラッグ反射器４の下に配置された吸収層７を有するＢＡＷ共振器を示している。この吸収層は、エポキシ接着剤またはシリコンゴムのような高吸音接着剤で作成されている。好ましい実施の形態において、表側吸収層７を有するこの共振器は、基板／ウェーハ転写と呼ばれるプロセスによって製造される。バルク共振器のこの好ましい実施の形態の製造は、
シリコンチップまたはダイスを設けるステップと、
アルミニウム（Ａｌ）のような金属材料で作成された上部電極を配置するステップと、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような圧電層を配置するステップと、
プラチナ（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）のような金属材料で作成された下部電極を配置するステップと、
ブラッグ反射器を配置するステップと、
基板の表側にエポキシ接着剤のような吸収層を配置するステップと、
例えばガラス基板のような基板を配置するステップと、
シリコンダイスを除去するステップと、を含む。
【００１６】
図４は、基板５の上部に吸収層７を付加することによって帯域通過リップルが低下されるＢＡＷ共振器フィルタ曲線の応答の図を示している。曲線は周波数分析器によって検出された。この例において、基板５はガラス基板であり、吸収層７はエポキシ接着剤であった。ブラッグ反射器４は、ＳｉＯ２およびＴａ２Ｏ５の交互のλ／４層からなる。ブラッグ反射器４の上部には、プラチナ（Ｐｔ）で作成された下部電極３および圧電膜（２）が積層されている。上部電極１としては、アルミニウムが使用される。図示されているように、２．７９ＧＨｚの範囲での曲線Ｓ２１（送信）の通過帯域にはリップルがない。これは、ガラス基板の上部でブラッグ反射器の下に吸収層を使用したためである。点破線の曲線は、フィルタの反射Ｓ１１を示している。吸収層はエポキシ接着剤である。吸音材として用いることができる他の材料としては、ポリイミド等の弾粘性材料、あらゆる種類の接着剤、ゴム、プラスチック材料、エーロゲルまたはキセロゲルのような多孔質媒体、および吸音機構が主要のまたは音響散乱が発生する多孔質薄膜がある。
【００１７】
本発明を開示する明細書、図面および請求の範囲で説明された特徴は、単独または組み合わせて考えられた場合でも本発明にとって不可欠なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】基板の裏側が粗くされたＢＡＷ共振器を示している。
【図２】基板の裏側に配置された吸収層を示している。
【図３】基板の表側に且つブラッグ反射器の下に配置された吸収層を示している。
【図４】帯域通過リップルを抑制する上述の手段のいくつかを備える２．７９ＧＨｚＢＡＷフィルタのバルク共振器の周波数応答を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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